EP1972545A1 - Propulsionsantrieb - Google Patents

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EP1972545A1
EP1972545A1 EP08005520A EP08005520A EP1972545A1 EP 1972545 A1 EP1972545 A1 EP 1972545A1 EP 08005520 A EP08005520 A EP 08005520A EP 08005520 A EP08005520 A EP 08005520A EP 1972545 A1 EP1972545 A1 EP 1972545A1
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propulsion
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    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor

Definitions

  • the present invention relates to a propulsion drive according to the preamble of claim 1.
  • Conventional propulsion drives known in practice include an underwater transmission having a bevel gear stage in an underwater housing which provides the torque and speed for a propeller at the output. This arrangement inevitably results for the associated ring gear and the underwater housing has a diameter which reaches about 40% of the propeller diameter.
  • the present invention has and aims to provide a propulsion drive with an underwater housing whose diameter is smaller than in previous known in practice propulsion drives.
  • the invention provides a propulsion drive with a arranged below at a ship's hull underwater housing in which at least one propeller is mounted, which is driven by a drive train, which lies at least partially within the underwater housing, by drive motor means, said at least one propeller inside the underwater housing a planetary gear is connected upstream, and wherein the planetary gear includes a planet carrier, which is formed as a part, in particular an integral component, a propeller shaft which is mounted in the underwater housing and at which sits at least one propeller outside of the underwater housing.
  • the planetary gear includes three to six planetary gears.
  • Another preferred development consists in that two propellers are contained, one of which is arranged and designed as a pressure propeller and one as a draft propeller of the propulsion drive.
  • the propulsion drive according to the invention can also be such that the drive motor devices include a motor arranged in the underwater housing, which is followed by the planetary gear, wherein more preferably the motor is an electric motor, in particular a Permasyn-, asynchronous, synchronous, HTS or HY -Elektromotor.
  • the bearing of the planet carrier with propeller shaft in the underwater housing also absorbs the forces and moments from the propeller and forwards them into the housing.
  • the planet carrier is divided and transmits over the connection, in particular as a screw connection, the forces and moments of the propeller and the planetary gear.
  • a propeller which is arranged and designed as a traction propeller of the propulsion drive, wherein the propeller effluent passes through the underwater housing.
  • a propeller is included, which is arranged and designed as a pressure propeller of the propulsion drive and sucks over the underwater housing.
  • the invention thus lies in the field of underwater transmissions of a controllable propulsion drive, specifically for the rudder propeller, but in principle the invention is also applicable to the azimuth drive.
  • Fig. 1 is shown schematically in a longitudinal section a first embodiment of a Propulsionsantriebs P shown.
  • This Propulsionsantrieb P includes a bevel gear 1, a planet carrier / propeller shaft 2, planet gears 3 (only one is in the Fig. 1 visible), a planetary gear 4 so that a propeller 5, an underwater housing 6 and a propeller shaft bearing. 7
  • the propeller torque is made available only before the propeller 5.
  • This allows a small bevel gear set 1 than in conventional designs without such a planetary gear 4.
  • the planetary design with load distribution on 3 - 6 planets a smaller housing diameter can be realized, in particular, for example approx. 30% of the propeller diameter.
  • the special feature of this design is that the planet carrier is part of the propeller shaft 2 and is also stored in the underwater housing 6.
  • FIG. 2 is shown schematically in a longitudinal section a second embodiment of a Propulsionsantriebs P shown.
  • This propulsion drive P includes an underwater housing 11, an electric motor 12, which is representative of generally drive motor devices, a gear coupling 13, a sun gear 14 and planet gears 15, of which only one is visible, a ring gear 16, a planet carrier / propeller shaft 17, a propeller 18th and a propeller shaft bearing 19.
  • the one related to the Fig. 1 explained embodiment of the arrangement of the planetary gear 4, with the planet carrier as part of the propeller shaft, and the electric motor 12 in the underwater housing 11, which can also be referred to as underwater nacelle, be followed.
  • an electric motor 12 with higher speed be used (4-5 times the propeller speed), which requires a much smaller space.
  • the propulsion drive can be carried out with fixed propellers and also with variable pitch propellers.
  • the drive can be designed as a draft propeller (the propeller is positioned in front of the underwater housing in the direction of travel) and / or as a pressure propeller (the propeller is located behind the underwater housing in the direction of travel).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Propulsionsantrieb (P) mit einem unten an einem Schiffsrumpf angeordneten Unterwassergehäuse (6; 11), in dem wenigstens ein Propeller (5; 18) gelagert ist, der über einen Antriebsstrang, der zumindest teilweise innerhalb des Unterwassergehäuses (6; 11) liegt, von Antriebsmotoreinrichtungen (12) angetrieben wird, wobei dem wenigstens einen Propeller (5; 18) im Inneren des Unterwassergehäuses (6; 11) ein Planetengetriebe (4; 14, 15) vorgeschaltet ist, und dass das Planetengetriebe (4; 14, 15) einen Planetenträger enthält, der als ein Teil einer Propellerwelle (2; 17) ausgebildet ist, die in dem Unterwassergehäuse (6; 11) gelagert ist und an der der wenigstens eine Propeller (5; 18) außerhalb des Unterwassergehäuses (6; 11) sitzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Propulsionsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der Praxis bekannte herkömmliche Propulsionsantriebe enthalten in einem Unterwassergehäuse ein Unterwassergetriebe mit einer Kegelradstufe, die am Abtrieb das Drehmoment und die Drehzahl für einen Propeller zur Verfügung stellt. Diese Anordnung ergibt zwangsläufig für das zugehörige Tellerrad und auch das Unterwassergehäuse einen Durchmesser, der ca. 40 % vom Propellerdurchmesser erreicht.
  • Die vorliegende Erfindung hat und erreicht das Ziel, einen Propulsionsantriebe mit einem Unterwassergehäuse zu schaffen, dessen Durchmesser kleiner als bei bisherigen in der Praxis bekannten Propulsionsantrieben ist.
  • Dazu schafft die Erfindung einen Propulsionsantrieb mit einem unten an einem Schiffsrumpf angeordneten Unterwassergehäuse, in dem wenigstens ein Propeller gelagert ist, der über einen Antriebsstrang, der zumindest teilweise innerhalb des Unterwassergehäuses liegt, von Antriebsmotoreinrichtungen angetrieben wird, wobei dem wenigstens einen Propeller im Inneren des Unterwassergehäuses ein Planetengetriebe vorgeschaltet ist, und wobei das Planetengetriebe einen Planetenträger enthält, der als ein Teil, insbesondere ein integrales Bauteil, einer Propellerwelle ausgebildet ist, die in dem Unterwassergehäuse gelagert ist und an der der wenigstens eine Propeller außerhalb des Unterwassergehäuses sitzt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung davon besteht darin, dass zwischen dem Planetengetriebe und den Antriebsmotoreinrichtungen ein weiteres Getriebe angeordnet ist, wobei vorzugsweise das weitere Getriebe ein Tellerrad-Kegelrad-Getriebe ist, das insbesondere einen Kegelradsatz enthält.
  • Dabei kann ferner mit Vorzug vorgesehen sein, dass zwischen dem Planetengetriebe und dem weiteren Getriebe, insbesondere ggf. der Kegelradstufe, eine hydrodynamische Kupplung oder ein hydrodynamischer Wandler angeordnet ist.
  • Ferner kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass das Planetengetriebe drei bis sechs Planetenräder enthält.
  • Eine andere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass zwei Propeller enthalten sind, von denen einer als Druckpropeller und einer als Zugpropeller des Propulsionsantriebs angeordnet und ausgelegt ist.
  • Der erfindungsgemäße Propulsionsantrieb kann auch dergestalt sein, dass die Antriebsmotoreinrichtungen einen in dem Unterwassergehäuse angeordneten Motor enthalten, dem das Planetengetriebe nachgeschaltet ist, wobei weiter vorzugsweise der Motor ein Elektromotor ist, wie insbesondere ein Permasyn-, Asynchron-, Synchron-, HTS- oder HY-Elektromotor.
  • Weiterhin kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass die Lagerung des Planetenträgers mit Propellerwelle im Unterwassergehäuse auch die Kräfte und Momente vom Propeller aufnimmt und ins Gehäuse weiterleitet.
  • Eine andere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass der Planetenträger geteilt ist und über die Verbindung, insbesondere als Schraubenverbindung, die Kräfte und Momente vom Propeller und dem Planetengetriebe überträgt.
  • Weitere bevorzugte Ausführungen sind derart gestaltet, dass der Planetenträger mit Propellerwelle fliegend oder beidseitig gelagert ist.
  • Es ist ferner eine bevorzugte alternative Ausgestaltung, wenn ein Propeller enthalten ist, der als Zugpropeller des Propulsionsantriebs angeordnet und ausgelegt ist, wobei der Propellerabstrom über das Unterwassergehäuse geht. Noch weiter alternativ kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass ein Propeller enthalten ist, der als Druckpropeller des Propulsionsantriebs angeordnet und ausgelegt ist und über das Unterwassergehäuse ansaugt.
  • Die Erfindung liegt somit auf dem Gebiet von Unterwassergetrieben eines steuerbaren Propulsionsantriebs, und zwar im speziellen für den Ruderpropeller, wobei die Erfindung grundsätzlich aber auch auf den Azimuth-Antrieb anwendbar ist.
  • Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und deren Kombinationen sowie den gesamten vorliegenden Anmeldungsunterlagen.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich exemplarisch näher erläutert, in der
    • Fig. 1
    in einem schematischen Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Propulsionsantriebs zeigt, und
    Fig. 2
    in einem schematischen Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Propulsionsantriebs zeigt.
  • Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d.h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele oder auf die Merkmalskombinationen innerhalb dieser Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
  • Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf dieses Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
  • Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
  • In der Fig. 1 ist schematisch in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Propulsionsantriebs P gezeigt. Dieser Propulsionsantrieb P enthält einen Kegelradsatz 1, eine Planetenträger/Propellerwelle 2, Planetenräder 3 (nur eines ist in der Fig. 1 sichtbar), ein Planetengetriebe 4 damit, einen Propeller 5, ein Unterwassergehäuse 6 und eine Propellerwellenlagerung 7.
  • Durch die Anordnung eines Planetengetriebes 4, welches dem Kegelradsatz 1 nachgeschaltet ist, wird erst vor dem Propeller 5 das Propellermoment zur Verfügung gestellt. Dies erlaubt einen kleinen Kegelradsatz 1 als bei herkömmlichen Bauarten ohne ein solches Planetengetriebe 4. Durch die Planetenbauart mit Lastverteilung auf 3 - 6 Planeten kann ein kleinerer Gehäusedurchmesser realisiert werden, wie insbesondere beispielsweise ca. 30 % vom Propellerdurchmesser. Durch den kleinen Gehäusedurchmesser, was in der Praxis einen kleineren Durchmesser der Birnenform des Unterwassergehäuses 6 bedeutet, wird die Propellerstrahlfläche weniger abgedeckt, was einen besseren Propellerwirkungsgrad ergibt. Dies gilt bei der Ausführung als Druckpropeller, wo das Unterwassergehäuse 6 vor dem Propeller 5 angeordnet ist, und auch bei einem Zugpropeller, wo der Propeller 5 vor dem Unterwassergehäuse sitzt.
  • Das Besondere an dieser Bauart ist, dass der Planetenträger ein Teil der Propellerwelle 2 ist und auch so im Unterwassergehäuse 6 gelagert wird.
  • Durch diese Konstruktion kann die Untersetzung im "Unterwasser-Getriebe", die beim Kegelradsatz 1 bis ca. 4 ausgeführt wird, vergrößert werden. Untersetzungen bis ca. 10 sind möglich. So kann z.B. bei einer L-Version (Antriebskonzept mit vertikal aufgebautem Elektromotor) ein Elektromotor mit höherer Drehzahl zur Anwendung kommen (1200 - 1800 Upm). Der Elektromotor mit hoher Drehzahl hat kleinere Abmessungen und erlaubt so eine günstige Konstruktion.
  • In der Fig. 2 ist schematisch in einem Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Propulsionsantriebs P gezeigt. Dieser Propulsionsantrieb P enthält ein Unterwassergehäuse 11, einen Elektromotor 12, der stellvertretend für allgemein Antriebsmotoreinrichtungen steht, eine Zahnkupplung 13, ein Sonnenrad 14 und Planetenräder 15, von denen nur eines sichtbar ist, ein Hohlrad 16, eine Planetenträger/Propellerwelle 17, einen Propeller 18 und eine Propellerwellenlagerung 19.
  • Der im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläuterten Ausführungsvariante der Anordnung des Planetengetriebes 4, mit dem Planetenträger als Teil der Propellerwelle, kann auch dem Elektromotor 12 in dem Unterwassergehäuse 11, das auch als Unterwassergondel bezeichnet werden kann, nachgeschaltet werden. Mit dieser Anordnung kann ein Elektromotor 12 mit höherer Drehzahl verwendet werden (4-5 fache der Propellerdrehzahl), der einen wesentlich geringeren Bauraum benötigt. Durch diese Bauart werden ferner die Kräfte und Momente aus dem Propeller, sowie die Untersetzung auf die Propellerdrehzahl, völlig vom Elektromotor 12 abgekoppelt.
  • Als Antriebsmotor sind die unterschiedlichsten Elektromotoren, wie z.B. Permasyn-, Asynchron-, Synchron-, etc. und auch HTS- und HY-Motoren möglich.
  • Wie schon für das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 gilt, so liegt das Besondere in der Bauart der "Propellerwelle", die den Planetenträger integriert und im Unterwassergehäuse gelagert ist. Alle Kräfte und Momente vom Propeller 18 und Antrieb (Antriebsmotor/Elektromotor 12 oder Kegelradgetriebe/Kegelradsatz 1) sowie der Propellerschub werden über die Lagerung der Propellerwelle 2 bzw. 17 mit integriertem Planetenträger ins Unterwassergehäuse 6 bzw. 11 geleitet.
  • Der Propulsionsantrieb kann mit Festpropeller und auch mit Verstellpropeller ausgeführt werden. Der Antrieb kann als Zugpropeller (der Propeller ist in Fahrtrichtung vor dem Unterwassergehäuse angeordnet) und/oder als Druckpropeller (der Propeller ist in Fahrtrichtung hinter dem Unterwassergehäuse angeordnet) ausgeführt werden.
  • Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in der Zeichnung lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen des Anspruchs und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar.

Claims (16)

  1. Propulsionsantrieb (P) mit einem unten an einem Schiffsrumpf angeordneten Unterwassergehäuse (6; 11), in dem wenigstens ein Propeller (5; 18) gelagert ist, der über einen Antriebsstrang, der zumindest teilweise innerhalb des Unterwassergehäuses (6; 11) liegt, von Antriebsmotoreinrichtungen (12) angetrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem wenigstens einen Propeller (5; 18) im Inneren des Unterwassergehäuses (6; 11) ein Planetengetriebe (4; 14, 15) vorgeschaltet ist, und dass das Planetengetriebe (4; 14, 15) einen Planetenträger enthält, der als ein Teil einer Propellerwelle (2; 17) ausgebildet ist, die in dem Unterwassergehäuse (6; 11) gelagert ist und an der der wenigstens eine Propeller (5; 18) außerhalb des Unterwassergehäuses (6; 11) sitzt.
  2. Propulsionsantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Planetenträger ein integrales Bauteil der Propellerwelle (2; 17) ist.
  3. Propulsionsantrieb nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lagerung des Planetenträgers mit Propellerwelle (2; 17) im Unterwassergehäuse (6; 11) auch die Kräfte und Momente vom Propeller (5; 18) aufnimmt und ins Unterwassergehäuse (6; 11) weiterleitet.
  4. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Planetenträger geteilt ist und über die Verbindung, insbesondere als Schraubenverbindung, die Kräfte und Momente vom Propeller (5; 18) und dem Planetengetriebe (4; 14, 15) überträgt.
  5. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Planetenträger mit Propellerwelle (2; 17) fliegend oder beidseitig gelagert ist.
  6. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Planetengetriebe (4; 14, 15) und den Antriebsmotoreinrichtungen ein weiteres Getriebe angeordnet ist.
  7. Propulsionsantrieb nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das weitere Getriebe ein Tellerrad-Kegelrad-Getriebe ist.
  8. Propulsionsantrieb nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Tellerrad-Kegelrad-Getriebe einen Kegelradsatz (1) enthält.
  9. Propulsionsantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Planetengetriebe (4; 14, 15) und dem weiteren Getriebe, insbesondere ggf. der Kegelradstufe, eine hydrodynamische Kupplung oder ein hydrodynamischer Wandler angeordnet ist.
  10. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Planetengetriebe (4; 14, 15) drei bis sechs Planetenräder (3; 15) enthält.
  11. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwei Propeller enthalten sind, von denen einer als Druckpropeller und einer als Zugpropeller des Propulsionsantriebs (P) angeordnet und ausgelegt ist.
  12. Propulsionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Propeller enthalten ist, der als Zugpropeller des Propulsionsantriebs (P) angeordnet und ausgelegt ist, wobei der Propellerabstrom über das Unterwassergehäuse (6; 11) geht.
  13. Propulsionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Propeller (5; 18) enthalten ist, der als Druckpropeller des Propulsionsantriebs (P) angeordnet und ausgelegt ist und über das Unterwassergehäuse (6; 11) ansaugt.
  14. Propulsionsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Antriebsmotoreinrichtungen (12) einen in dem Unterwassergehäuse angeordneten Motor enthalten, dem das Planetengetriebe (4; 14, 15) nachgeschaltet ist.
  15. Propulsionsantrieb nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Motor (12) ein Elektromotor ist.
  16. Propulsionsantrieb nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Elektromotor (12) ein Permasyn-, Asynchron-, Synchron-, HTS- oder HY-Elektromotor ist.
EP08005520A 2007-03-23 2008-03-25 Propulsionsantrieb Not-in-force EP1972545B1 (de)

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